Скорость испарения катода и параметры плазмы в стационарной вакуумной дуге

Измерена скорость испарения катодного материала без разряда $G_0$ и в вакуумной дуге $G_{\text{а}}$. Исследовалась дуга с диффузным замыканием тока на горячем катоде с косвенным электронно-лучевым подогревом. Установлено, что при воздействии дуги значительная часть испаренного с катода вещества (до $70-80\%$) возвращается обратно на электрод. Для исследуемого катода из гадолиния поступающий из плазмы на катод поток ионов значительно меньше потока электронов с катода ($\le5\%$).
Для объяснения измеренной скорости испарения и нахождения параметров плазмы в катодной струе вакуумной дуги проведено численное решение системы уравнений, записанной в одномерном гидродинамическом приближении, учитывающей отрыв температур ионов и электронов, а также взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем. Показано, что измеренное уменьшение $G_{\text{а}}$ по сравнению с $G_0$ можно объяснить джоулевым нагревом паров катодного материала и что продольные распределения температуры электронов и электрического потенциала в катодной струе могут быть существенно немонотонными. Немонотонность связана с влиянием диффузионного потока электронов и собственного магнитного поля дуги.